對電力電子技術在電力系統中應用的主要方面作了綜述，預測了我國電力系統中應用電力電子技術的發展趨勢，分析和介紹了用于治理電力電子設備諧波污染的有源電力濾波和有源功率因數校正器的基本原理、技術難點和發展方向。
1、引言
電力電子技術在電力系統中的應用涉及到提高輸電能力、改善電能質量、提高電網運行穩定性、可靠性、控制的靈活性及降低損耗等重大問題。但電力電子技術在推動電力系統發展的同時，又成為電力系統中最主要的諧波源，并且電力電子裝置所產生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術發展的重大障礙。它迫使電力電子領域研究人員對諧波問題進行更為有效的研究,以治理諧波污染。
2、電力電子技術在電力系統中的應用現狀及發展預測
電力系統中電力半導體裝置很多，大到直流輸電用的整流、逆變裝置，小到電視機電源,電池充電器,還包括變頻、斬波(直流調壓)和交流調壓裝置等，其應用遍布于電力系統各個電壓等級。本文就電力電子技術在電力系統應用的主要方面及發展做一介紹。
2.1 高壓直流輸電技術(HVDC)
目前，全世界HVDC工程已達50多個，總設備容量超過36GW。HVDC技術中正在考慮使用GTO、IGBT等可關斷器件，以及脈寬調制(PWM)等技術。在國內高壓輸電工程建設和國外設備、技術的引進、吸收的基礎上，立足國內搞小容量的HVDC工程的設計和制造,將是可行和必要的。
2.2 靜止無功補償器(SVC)
SVC是用以晶閘管為基本元件的固態開關替代了電氣開關，實現快速、頻繁地以控制電抗器和電容器的方式改變輸電系統的導納。SVC可以有不同的回路結構,按控制的對象及控制的方式不同分別稱之為晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管投切電抗器(TSR)或晶閘管控制電抗器(TCR)。
我國輸電系統五個500KV變電站用的SVC容量在105~170MVAR,均為進口設備，型式為TCR加TSC或機械投切電容器組。國內工業應用的TCR裝置大約有20套，容量在10~55MVAR，其中一小半為國產設備。低壓380V供電系統有各類TSC型國產無功補償設備在運行，但至今仍沒有一套國產的SVC在我國的輸變電系統運行。
2.3 靈活交流輸電系統(FACTS)
近年來FACTS技術受到廣泛地關注，電力科研部門紛紛進行FACTS應用的可行性研究,制造廠商則投入巨資進行開發研究。表中列出了已投運的部分FACTS控制器。除上述幾種FACTS設備外還可以舉出很多，但基本上都處于研究開發或初步應用階段，例如：晶閘管控制的制動電阻(TCBR),晶閘管控制的移相器(TCPS)，相間功率控制器(IPC)，超導儲能器(SMES)等。
2.4 用戶電力技術(CP)
CP技術和FACTS技術是快速發展的姊妹型新式電力電子技術。采用FACTS的核心是加強交流輸電系統的可控性和增大其電力傳輸能力；發展CP的目的是在配電系統中加強供電的可靠性和提高供電質量。CP和FACTS 共同基礎技術是電力電子技術，各自的控制器在結構和功能上也相同,其差別僅是額定電氣值不同，二者的融合是一種趨勢。具有代表性的用戶電力技術產品有：動態電壓恢復器(DVR),固態斷路器(SSCB)，故障電流限制器(FCL)，統一電能質量調節器(PQC)等。
2.5 變頻調速技術(SFC)
隨著電力電子技術的飛速發展,SFC技術已進入與直流調速相媲美和相競爭的階段,并有取而代之的趨勢。SFC技術在電力系統的應用主要有兩個方面：①發電廠的風采、水泵使用變頻調速控制,會具有非常大的節電效益。②抽水蓄能機組采用SFC技術，可減小機組起動過程對電網的沖擊,并且機組在低水頭運行時,還可提高機組的效益。
3、應用電力電子技術的諧波抑制
解決電力電子設備諧波污染的主要途徑有兩條：對電網實施諧波補償及對電力電子設備自身進行改進。目前常用的濾波器有以下兩種。
3.1 有源電力濾波器(APF)
APF的基本工作原理是檢測補償對象的電流和電壓，經諧波和無功電流檢測電路計算得出補償電流的指令信號，該信號經補償電流發生電路放大，得出補償電流，補償電流與負載電流中要補償的諧波及無功等電流相抵消，最終得到期望的電源電流。
促使有源濾波器的研究取得突破性進展的因素有兩個：一是大功率可關斷器件的研制和應用,如大功率門極可關斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和場控晶閘管(MCT)等器件的逐步應用，使逆變器產生大功率電流電壓成為可能；二是瞬是無功功率理論為三相系統畸變電流的實時檢測提供了理論依據。
由于APF裝置的成本較高,容量有限,目前APF的研究重點已轉向有源電力濾波器和無源電力濾波器構成的混合濾波系統(HPFS)。在HPFS中，諧波電流主要是由無源電力濾波器濾除，有源電力濾波器主要用來改善無源濾波器的濾波效果，并抑制串聯諧振的發生。與單獨使用的APF系統相比，所需APF的容量大大減小，因此,HPFS可提高整個系統的濾波性能。
3.2 有源功率因數校正器(PFC)
功率因數校正的基本思想是讓整流器的輸入電流跟蹤輸入正弦電壓。為實現這一目標，可用無源電路,也可用有源電路。無源方式最簡單，但電流諧波仍較大,且要求電抗性負載。有源方式雖需要專用控制電路,但可控開關使輸入電流成為正弦波，徹底消除了諧波，是目前大量采用的方式。在用于功率因數校正的功率變換電路中，使用最多的是升壓斬波電路和BUCK-BOOST型電路。根據電感電流是否連續，PFC分為不連續導通模式和連續導通模式。有源功率因數校正技術已在小功率開關電源、不間斷電源(UPS)等方面獲得了廣泛的應用。但三相有源功率因數校正技術遠不如單相有源功率因數校正技術成熟，目前工程技術界正在致力于這一問題的研究。
信息來源：www.pukouip.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司
設為首頁 | 加入收藏 | 聯系我們 揚州拓普電氣科技有限公司版權所有 Copyright © 2010-2021
蘇ICP備10068214號-2 
蘇公網安備32102302010144號 技術支持：平邑在線